문서 보기문서 편집수정 내역 동력분산식 (r1 버전으로 되돌리기) [목차] [[철도]] 차량의 동력방식 관련 용어. == 개요 == [[파일:동력방식.jpg]] 모터나 기관을 한쪽에 '''몰빵'''하지 않고, 모든 열차 칸에 골고루 분산시키는 방식으로 [[동력집중식]]의 반대 방식이다. 윗 사진만 보면 동력분산식 열차들은 절대 선두차에 모터를 달지 않는다고 오해하기 쉽지만 [[케이큐]] 열차들은 선두차에 모터를 단다. [[부산 도시철도 4호선]] 열차도 모두 동력차로 편성돼 있다. 애초에 철도차량은 주문자가 주문한대로 열차가 제작된다. 몇 대의 동력 전용차를 이용해 열차를 밀거나 땡기는 식(PP/Push-Pull)의 동력집중식과는 달리 열차의 각 량의 하부에 상대적으로 출력이 작은 모터나 엔진을 여러 대 설치해서 동시에 굴리는 방식으로, 5000kW짜리 기관차 한 대를 이용하는 대신 500kW짜리 동력 객차 열 대를 사용하는 방식이라고 생각하면 된다. == 사례 == 한국에서 운용 중 혹은 했었던 동력분산식 열차는 국내에서 사용 중인 모든 도시 철도용 [[전동차]] 및 [[경춘선]]에서 뛰고 있는 [[ITX-청춘]], [[TEC]], [[CDC 디젤동차|CDC]], [[RDC 디젤동차|RDC]]), [[NDC 디젤동차|NDC]], [[ITX-새마을]]과 [[KTX-이음]]이 있으며, 시제 차량으로 차기 KTX 시제 차량인 [[HEMU-430X]], 등장 예정 차량으로 신형 동력분산식 준고속 차량인 [[EMU-320]]이 있다. CDC나 NDC의 경우에는 디젤 엔진이 달려있고, 도시 철도 전동차와 [[ITX-청춘]], TEC의 경우에는 전동차이다. 과거에는 약칭 [[EEC]]라고 불리던 우등형 전기 동차와 [[DEC]][* 전후 동력차에 장착된 디젤 엔진으로 전기를 생산하여, 객차 하부에 장착된 전동기를 구동하는 독특한 구조를 취하고 있다.] 등 일부 디젤동차도 있었다. NDC는 퇴역했고, CDC 또한 전철화와 선로 개량 등으로 배차가 줄어들 것이므로 [[누리로]], [[EMU-250]], [[EMU-320]], [[ITX-청춘]], [[ITX-새마을]]이 동력분산식 여객용 열차로 남을 전망이다. 해외의 경우, [[미국]]이나 [[유럽]] 쪽은 대부분 기관차 견인 방식의 열차를 사용하지만([[펜돌리노]], [[인터시티익스프레스|ICE]][* 이쪽도 [[ICE 1|1세대와]] [[ICE 2|2세대 모델]]까지는 동력집중식이었고, [[ICE T]]에서부터 동력분산식을 쓰기 시작했다. ], [[레 프레체]] 등 일부 고속열차와 지하철 제외), [[영국]]과 [[일본]]은 좀 유별나게 거의 모든 열차가 동력분산식이다. 일본의 경우 [[JR 화물]]에서는 '''동력분산식 화물 열차'''인 [[M250계 전동차]]까지 만들어서 굴리고 있다. [[신칸센]]도 모두 동력분산식이며, [[펜돌리노]]가 나오기 전까지는 동력분산식 고속 열차 역시 신칸센 차량들밖에 없었다(...). 예외라면 M250계를 제외한 대부분의 화물 열차 정도. == 장점 == * 뛰어난 기동성 같은 출력이라고 해도 한 대 혹은 두 대가 전체 편성을 밀거나 끌어야 하는 동력집중식과는 달리, 동력분산식은 여러 대의 객차 곳곳에 동력과 제동력이 분산되어 있기 때문에 정지상태에서 가속과 역 진입 시 감속이 빠르다. 이는 모터 출력과는 관계없이 동력차의 바퀴와 레일 사이의 최대정지[[마찰력]][* 바퀴 접촉점은 레일에 대해 상대운동을 하지 않으므로 정지마찰력이 적용된다]으로 가속력이 제한되기 때문이다. [[공전현상|최대정지마찰력을 넘어서 출력을 넣으면 바퀴는 헛돌아버리며]] 이 경우 레일과 바퀴 사이에는 운동마찰력이 적용되는데 [[초등학교]] 과학 시간에 배웠듯 운동마찰력은 최대정지마찰력보다 작기 때문에 결과적으로 [[공전현상|출력은 높였는데 가속은 안 되는 상황]]에 빠지게 된다. 마찰력은 수직항력에 비례하므로 결국 열차의 가속에 쓸 수 있는 힘은 동력차의 무게×정지마찰계수를 넘길 수 없다는 얘기.[* 쉽게 말해 바퀴와 레일 사이에 마찰력이 출력보다 작으면 바퀴가 헛돌기 때문에 적절히 무게를 주어서 레일과 바퀴를 밀착시키면 출력의 허용범위가 커진다는 얘기다.] 그렇다고 무턱대고 기관차를 무겁게 만들면 질량이 증가하므로 당연히 가속이 부족해지게 된다. 이를 타개하기 위한 방법이 바로 모든 객차에 동력을 공급하는 것이다. 이 경우 각각의 차에서 내는 출력은 기관차 하나로 끌 때보다 적게 필요하지만, 이 최대정지마찰력 한계는 각각의 객차마다 적용되므로 결과적으로 더 큰 가속력을 낼 수 있게 되는 것. 쉽게 말하면 기관차의 마찰력 이내로만 가속이 가능한 게 동력집중식, 동력객차를 포함한 열차 전체의 마찰력 이내로도 가속이 가능한 게 동력분산식이라 보면 된다. 예를 들어, [[평택역]]에서 동력집중식인 [[무궁화호]]와 동력분산식인 [[한국철도공사 31x000호대 전동차|전동열차]]가 동시 출발하면 [[제로백]]은 전철이 더 빠르다. 그렇기 때문에 역 간 거리가 짧은 도시철도용 차량은 거의 100% 동력분산식을 채택하고 있다. 그러나 중고속 영역에서는 출력 자체가 줄기 때문에 최대정지마찰력 한계가 걸리는지의 여부보다는 공기 저항 등 주행 저항에 좌우되므로 동력 집중/분산 여부와는 관련이 없다. 전동차는 각진 전면부를 가진 것도 있는 반면, 고속열차는 [[KTX-I]], [[KTX-산천]] 할 것 없이 유선형인 이유. 다만 동일 편성, 동일 출력일 경우 동력분산식이 집중식에 비해 불리하다. 분산식의 경우 구동계에서 발생하는 동력손실이 집중식에 비해 크기 때문이다. 분산식은 돌려야 할 기어도 많고 돌려야 할 축도 많은 데다가 자연히 구동계 내부에서의 마찰력으로 발생하는 동력손실도 더 크다. * 공간 활용성이 좋음 동력분산식을 채택하는 가장 큰 이유. 똑같은 10량 편성일 경우, 동력집중식인 경우에는 최소 1량이 기관차로 날아가지만 동력분산식은 동력 장치가 차량 밑에 있기 때문에 10량 전체에 여객 또는 화물을 실을 수 있다. 즉 공간이 효율적으로 활용될 수 있다. 따라서 사람을 무조건 많이 실어야 하는 도시철도용 차량이 동력분산식을 사용하는 이유 중의 하나이다. 대신 구동계통이 들어가기 때문에 바닥이 높아져 각각의 객차 내부 공간은 협소해지나, 어차피 사람 키는 다 거기서 거기기 때문에 사람 싣는 것이 목적인 도시철도에서는 큰 문제가 되지 않는 것. 그러나 무조건 화물을 많이 적재하면 장땡인 화물열차에서는 이 장점이 성립하지 않는다. 분산식 화물열차가 드문 이유. * 고장 시 유연한 대처 동력집중식, 특히 기관차가 1량인 경우 달리던 중간에 기관차가 퍼져 버리면 꼼짝 없이 전체 편성이 올스톱이 되지만, 동력분산식의 경우에는 동력차 5대가 있다고 했을 때 1대 정도 고장이 났다고 치더라도 어떻게든 움직일 수가 있다. 즉 90km/h로 달릴 걸 60km/h 이하로 달려야 하지만 그래도 아예 못 달리는(...) 것보다는 훨씬 낫다. * 가벼운 축중[* 직선 선로 상에서 정지 상태일 때, 선로에 가해지는 열차 바퀴 좌우 한 쌍의 무게] 철도 노선 건설을 할 때, 특히 교량 같은 경우에는 "이 위로 지나다닐 열차 중 가장 무거운 놈이 몇 톤인가"를 기준으로 한다. 동력집중식인 경우에는 전술했듯 마찰력 관계로 겁나게 무겁게 만든 기관차가 상대적으로 가벼운 객차들을 끌고 다니는 식이기 때문에 이런 걸 모두 기관차 기준에 맞춰야 하지만, 동력분산식의 동력 차량의 경우 객차보다는 무겁지만 기관차보다는 가볍기 때문에 이런 점에서 자유롭다. 특히 주목할 것은 노선 수리비의 절감. 무거운 열차일수록 궤도의 수리비가 많이 들어가기 때문에 축중이 가벼운 동력분산식 열차는 궤도 유지비에 있어 도움을 준다. 일본이 장거리 열차에도 유달리 동력분산식 열차를 고집하는 이유 중 하나도 궤도의 축중 제한이 지나치게 낮게 설정되어 동력집중식 열차를 운용하는 것이 부담스러웠기 때문으로, 1960년대에 장거리 고성능 동력분산식 전동차/디젤동차를 제조할 능력을 갖추면서 동력집중식 열차들이 빠르게 소멸되어 갔다. == 단점 == * 비싼 도입 비용 및 유지 비용 철도 차량에 사용되는 모터는 소형화가 필수적이므로 구조 설계가 복잡해지고 가격도 올라간다. 그런데, 동력집중식은 그나마 거대한 선두차량에 이를 탑재할 수 있는 반면 동력분산식은 이걸 각 차량에 집어넣어야 하니 필연적으로 객차 아래, 즉 대차 옆 등 자투리 공간에 쑤셔넣어야 해서 구조 설계 및 가격에서 더더욱 불리하다. 도입 비용이 증가한다는 의미다. 동력집중식과 달리 각 차량에 모터가 있으니 점검 시간도 길어지고 이는 인건비 상승으로 이어진다. 유지 비용도 올라간다는 의미다. 철도회사가 충분한 기술력과 정비 시스템을 가지고 있다면 동력분산식의 장점에서 설명한 수많은 장점이 노반 및 선로용량에 크게 유리하고 이게 다 이익이 되기에[* 가속 및 감속 성능이 좋은 차량으로 차간 간격 줄이고 조밀 배차하면 열차의 가격이 비싸도 사람을 많이 태울 수 있고 그걸로 충분히 메꿀 수 있다는 의미. 실제로 코레일 운영실적을 보면 신차 제조비용은 큰 비중을 차지하지 않는다.] 동력분산식을 채택할 수 있다. 그러나 그러한 인프라가 빈약한 개도국은 동력분산식을 채택하기 어렵다. 개도국 철도에서 동력분산식을 보기 어려운 이유 중 하나. * 에너지 효율 기계 장비의 경우 같은 출력에서 장비가 소형화될수록 에너지 효율이 떨어지는 경우가 일반적인데 동력분산식 또한 모터의 크기가 작아지고 여러 대가 달리게되기 때문에 마찬가지다. * 편성 조정 문제 동력분산식의 최대 문제점. 특정한 상황에서 수요가 갑자기 늘거나 줄어들 경우, 기관차로 견인하는 경우라면 견인력이 허용하는 범위 내에서라면 [[객차]]/[[화차(철도)|화차]]를 자유롭게 붙이고 뗄 수 있지만, 동력분산식의 경우에는 몇 개의 동력차와 무동력차가 하나의 유닛을 이루고 있기 때문에 편성을 자르거나 덧붙이기가 매우 난감하다. 여객 분야에서 이 문제를 해결하는 방법은, 작은 량수의 열차 여러 편성을 수요에 따라 병결 운행하는 방식이다. 한국에서는 수도권 전철에서 한번 시도했으나 병결 운행 시 PSD 문제 때문에 포기했지만, 유럽에서는 상당히 자주 볼 수 있다. 이 문제가 가장 치명적인 분야는 화물이다. 화물 열차는 규격화가 된 객차 단위를 더하거나 빼기만 하면 되는 여객 열차와 달리 편성이 화물에 따라 유동적이고, 조차장이나 화물 열차 시설에서 차량을 분리 및 연결하는 작업이 필요하다. 그래서 화차와 기관차 등 차량 단위로 움직이는 것이 기본적으로 요구된다. 그러나 동력분산식 열차는 열차 단위로 움직이므로 각 차량을 빼거나 붙이는 조성 작업이 불가능하다. 따라서 일부 컨테이너 화물을 제외하면, 동력분산식 열차는 화물 열차로 쓰이기 힘들다. 물론 이 문제는 처음에 뽑을때부터 편성조성을 전차량 동력운전칸(Mc)으로(혹은 기관차 개념을 도입해서 소수만 기관차 역할을 하도록 지정하여 Mc로 하고 나머지를 전부 M칸으로 하는 방법도 가능하다.) 때려박아서 모든 칸이 동력차로써의 기능을 가져서 자유자재로 객차 이어붙이듯이 조절 가능하다면 해결할 수 있긴 하다. [[101계 전동차|어마무시하게 비싸지는 차값과 거지같은 에너지 효율이 문제지만]]. 실제로 일본 등지에서는 다수의 단량 동차[* 한 량에 양운전대가 달려서 버스처럼 한칸으로 뽈뽈 돌아다닐 수 있는 동차. 한국에서 볼 수 있는 곳은 [[용인 에버라인|용인 경전철]].]를 가지고 저런 식으로 쓰기도 한다. * 승차감 문제 차 밑에서 모터나 엔진이 돌아가기 때문에 진동 및 소음이 심하다. 이런 이유로 동차 천국 일본에서도 그린샤(=특실)은 거의 전부 무동력차로 들어간다.[* [[EEC]]는 6M4T였는데 선두차 2량(1,10호차), 식당(6호차), 특실(7호차)이 무동력차였다.] 최근 신칸센 차량들은 진동의 경우 거의 다 잡아냈지만 소음만은 어쩔 도리가 없어 객실 내부로 모터 돌아가는 소리가 끊임없이 들려온다.[* 물론 [[KTX]]는 대신 감속할때 브레이크 소리가 80dB 이상 치솟지만 이건 KTX의 단점이지 동력집중식의 단점은 아니다.] 특히 차 안에서 누워 자야 하는 침대열차는 대부분의 지역에서 아직도 기관차 견인 방식을 이용한다.[* 예외로 [[583계 전동차]]와 [[선라이즈 이즈모/세토]]는 동력분산식이다.] 특히 국내의 경우에도 구형 전동차([[한국철도공사 1000호대 전동차|코레일 1000호대]] 등)을 탑승해보면 '''꺼어억''' 하는 변속 소리가 난다. 물론 지금은 소음 문제가 상당히 개선되었지만, 모터카를 탄 경우에는 모터음과 브레이크 소리 등이 상당히 거슬린다. 단,[[KTX-I]]의경우 1,18호차를 타면 소음이 장난이 아니다. * 2층 열차 구성에 어려움이 존재 동력분산식 열차는 편성 안에 2층 열차를 구성하는 것이 동력집중식 열차보다 어렵다. 동력집중식은 모든 장치가 기관차에 존재해, 객차 부분에 동력 장치나 전장품이 없거나 적다. 그래서 객차 전 차량을 2층 열차로 구성해도 어려움은 없다. 그러나 동력분산식은 동력 장치를 소형화 하여 열차에 분산시키는 방식이므로 객차 부분에도 동력 장치와 전장품이 존재한다. 따라서 열차 하부까지 공간으로 활용하는 2층 열차를 동력분산식 열차에 구성할 경우 동력 장치와 전장품을 더욱 압축 시켜야 하는 애로사항이 존재한다. 따라서 동력분산식 열차는 [[ITX-청춘|편성 안의 부수차(동력차가 아닌 차량) 1~2량만을 2층 열차로 사용하거나]], 차량 성능의 저하나 차량 비용의 상승을 감내하고서 그 이상의 차량을 2층 열차로 사용한다. 또한 이로 인해 가속력이 떨어지는 단점이 있다 이런 점 때문에 같은 길이의 동력분산식 2층열차와 동력집중식 2층열차를 비교했을 때 동력분산식 쪽의 여객 수송력이 떨어지는 경우도 있다. 그렇다고 이런 동력분산식 2층열차가 아예 없는 건 아닌데, [[독일]]의 누리로 포지션인 [[RE]]의 [[봄바르디어]]제 신형 차량 중 일부가 이런 구조를 가진 채로 들어와 운행중이며 [[프랑스]]의 [[광역철도]]인 [[RER]]의 차량 중에도 이런 2층 전동차가 있다. 당장 일본에는 [[신칸센 E4계 전동차|신칸센 차량 중]] 2층열차가 운행하고 있다. * 치명적 고장 시의 대처 동력분산식 열차는 모터나 엔진이 하나만 꺼져도 다른 모터나 엔진을 통해서 역까지 가거나 입고하면 되지만, 동력계 전체에 영향을 주는 치명적인 고장이 발생할 경우에는 기관차 편성보다 대처하는 데 더욱 불리한 사항이 발생한다. 기관차 편성일 경우는 기관차만 교체하면 계속 운행할 수 있지만, 동력분산식 편성의 경우는 객실 내 전원 공급이 가능하다면 편성 째로 구원 기관차에 연결하거나, 이것도 불가능하다면 고장 열차 승객을 수용할 수 있을 만큼의 열차를 찾아서 투입시켜야만 계속 운행이 가능하기 때문이다.[* 이게 운영 주체 측에서는 굉장히 난감한 문제인 게, 대체 열차가 없거나 멀리서 끌어와야 한다면 [[망했어요|망...]]. 또한 승객들에게 하차 후 승차를 시켜야 한다는 점 역시 부담이 있다.] 이 점은 [[동력집중식]] 동차 역시 같은 문제점을 안고 있다.[* 이건 경우에 따라 다른데, 새마을호 PP동차의 경우는 선두나 후부의 동력차만 교체하면 상관없었다.] == 관련 문서 == * [[철도차량 관련 정보]] * [[철도 관련 정보]] [[분류:철도차량]] [각주] 되돌리기